CN113169545A - 电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

电力转换装置的一个方式是将来自电源的电力转换成供给至具有n相(n为3以上的整数)绕组的电动机的电力的电力转换装置，其中，包括：逆变器，上述逆变器具有与上述绕组连接的多个开关元件；控制部，上述控制部针对上述逆变器对各开关元件的动作进行控制；以及故障检测部，上述故障检测部针对从上述电源至上述电动机的驱动系统对故障的征兆进行检测，上述控制部在由上述故障检测部检测出故障的征兆的情况下，通过使上述逆变器执行故障时用的动作，一边向上述电动机供给电力，一边确认上述驱动系统中有无故障。

Description

电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置。
背景技术
以往，已知通过两个逆变器来对电动机的电力进行转换的逆变器驱动系统。另外，还已知在电动机的各绕组的两端分别连接逆变器并且对各绕组独立地供给电力的类型的逆变器驱动系统。
例如，在专利文献1中公开了具有两个逆变器部的电力转换装置。在专利文献1中，通过故障检测机构对开关元件的故障进行检测。然后，在开关元件发生了故障的情况下，为了继续驱动旋转电机(电动机)，开关元件的接通、断开工作控制从正常时控制切换成故障时控制来驱动旋转电机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-192950号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在现有的装置中，在确定故障部位的诊断期间可能发生转矩丢失。因此，本发明的目的在于避免故障部位的确定诊断时的转矩丢失。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的电力转换装置的一个方式是一种电力转换装置，上述电力转换装置将来自电源的电力转换成供给至具有n相(n为3以上的整数)绕组的电动机的电力，其中，包括：逆变器，上述逆变器具有与上述绕组连接的多个开关元件；控制部，上述控制部针对上述逆变器对各开关元件的动作进行控制；以及故障检测部，上述故障检测部针对从上述电源至上述电动机的驱动系统对故障的征兆进行检测，上述控制部在由上述故障检测部检测出故障的征兆的情况下，通过使上述逆变器执行故障时用的动作，一边向上述电动机供给电力，一边确认上述驱动系统中有无故障。另外，本发明的驱动装置的一个方式包括上述电力转换装置和供给有由上述电力转换装置转换的电力的电动机。
另外，本发明的动力转向装置的一个方式包括：上述电力转换装置；电动机，上述电动机供给有由上述电力转换装置转换的电力；以及助力转向机构，上述助力转向机构由上述电动机驱动。
发明效果
根据本发明，能够避免故障部位的确定诊断时的转矩丢失。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式的电动机驱动单元的电路结构的图。
图2是示出正常时的电动机驱动单元的动作的图。
图3是示出正常时的电动机的各相的各线圈中流过的电流值的图。
图4是示出在故障检测时由控制电路执行的处理步骤的流程图。
图5是示出临时驱动中的输出调节的图。
图6是示出异常检测与驱动模式的对应关系的图。
图7是示出发生了故障模式的模式1的状态的图。
图8是示出转移至延烧防止状态后的状态的图。
图9是示出在故障模式是模式1的情况下的临时驱动的状态的图。
图10是示出发生了故障模式的模式2的状态的图。
图11是示出在故障模式是模式2的情况下的临时驱动的状态的图。
图12是示出逆变器内的中性点形成的变形例的图。
图13是示出发生了故障模式的模式3的状态的图。
图14是示出在故障模式是模式3的情况下的临时驱动的状态的图。
图15是示出发生了故障模式的模式4的状态的图。
图16是示出在故障模式是模式4的情况下的临时驱动的状态的图。
图17是示出发生了故障模式的模式5的状态的图。
图18是示出在故障模式是模式5的情况下的临时驱动的状态的图。
图19是示出在两相驱动下电动机的各相的各线圈中流过的电流值的图。
图20是示出发生了故障模式的模式6的状态的图。
图21是示出在故障模式是模式6的情况下的临时驱动的状态的图。
图22是示意性地示出电动机驱动单元的硬件结构的图。
图23是示意性地示出第一安装基板和第二安装基板的硬件结构的图。
图24是示意性地示出安装基板的硬件结构的变形例的图。
图25是示意性地示出本实施方式的助力转向装置的结构的图。
具体实施方式
以下参照附图，对本公开的电力转换装置、驱动装置和助力转向装置的实施方式进行详细说明。但是，在以下说明中，为了避免不必要的冗长，使本领域技术人员容易理解，有时会省略除必须以外的详细说明。例如，有时会省略对已公知的事项的详细说明和实质相同的结构的重复说明。
在本说明书中，以将来自电源的电力转换成供给至具有三相(U相、V相、W相)的绕组(有时表述为“绕组”)的三相电动机的电力转换装置为例，对本公开的实施方式进行说明。但是，将来自电源的电力转换成供给至具有四相或五相等n相(n为4以上的整数)绕组的n相电动机的电力转换装置也属于本公开的范畴。(电动机驱动单元1000的结构)图1是示意性地示出本实施方式的电动机驱动单元1000的电路结构的图。
电动机驱动单元1000包括逆变器111、112、中性点继电器电路121、122、电动机200、控制电路301、302、逆变器驱动电路311、312、以及开关驱动电路313、314。
在本说明书中，对包括作为构成要素的电动机200的电动机驱动单元1000进行说明。包括电动机200的电动机驱动单元1000相当于本发明的驱动装置的一例。但是，电动机驱动单元1000也可以是不包括作为构成要素的电动机200的、用于驱动电动机200的装置。不包括电动机200的电动机驱动单元1000相当于本发明的电力转换装置的一例。
电动机200例如是三相交流电动机。电动机200具有U相、V相和W相的线圈。线圈的卷绕方式例如为集中卷绕或分布卷绕。
电动机驱动单元1000与电源连接。电源包括各自独立的第一电源403和第二电源404。电源403、404生成规定的电源电压(例如12V)。作为电源403、404，例如使用直流电源。但是，电源403、404可以是AC-DC转换器或DC-DC转换器，也可以是电池(蓄电池)。在图1中，作为一例，示出了第一逆变器111用的第一电源403和第二逆变器112用的第二电源404，但是电动机驱动单元1000也可以与第一逆变器111和第二逆变器112所共用的单个电源连接。另外，电动机驱动单元1000也可以在内部包括电源。
电动机驱动单元1000所包括的两个逆变器111、112与共用的接地连接。因此，从两个电源403、404供给的电流从两个逆变器111、112的任一侧均能够流向接地。
电动机驱动单元1000包括电容器105。电容器105是所谓的平滑电容器，通过吸收由电动机200产生的环流电流来使电源电压稳定化，从而抑制转矩脉动。电容器105例如是电解电容器，容量和使用的个数根据设计规格等适当地确定。
电动机驱动单元1000能够通过两个逆变器111、112将来自电源403、404的电力转换成供给至电动机200的电力。例如，电动机驱动单元1000能够将直流电力转换成U相、V相以及W相的模拟正弦波即三相交流电力。
两个逆变器111、112中的第一逆变器111与电动机200的线圈的一端210连接，第二逆变器112与电动机200的线圈的另一端220连接。在本说明书中，部件(构成要素)彼此的“连接”只要没有特别限定，则意味着电连接。
各逆变器111、112包括具有三个电桥支路的桥式回路。各逆变器111、112所包括的三个电桥支路分别与电动机200的U相、V相、W相的绕组连接。各电桥支路包括连接在电源与电动机200之间的高侧开关元件113以及连接在电动机200与接地件之间的低侧开关元件114。为了避免图示的繁杂，对两个逆变器111、112中的一个标注附图标记，但是在各逆变器111、112中各包括三个高侧开关元件113和三个低侧开关元件114。作为开关元件，例如使用场效应晶体管(MOSFET等)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。另外，在开关元件是IGBT的情况下，与开关元件反向并联地连接有二极管(续流)。
中性点继电器电路121、122与逆变器111、112并联地连接于电动机200的线圈。中性点继电器电路121、122能够切换电动机200的线圈彼此的连接、非连接。换言之，中性点继电器电路121、122与逆变器111、112及电动机200的线圈连接，从而形成相对于三相绕组的中性点。各中性点继电器电路121、122包括一端与节点共用地连接且另一端与电动机200的各相的线圈连接的三个开关元件。作为上述的开关元件，例如使用MOSFET等半导体开关元件或机械继电器。
电动机驱动单元1000还包括分离开关115和分离开关116，上述分离开关115切换逆变器111、112与电源的连接、非连接，上述分离开关116切换逆变器111、112与接地的连接、非连接。
控制电路301、302例如是CPU，例如从助力转向装置的控制用计算机等这样的外部装置输入电动机200的目标转矩等。
控制电路301、302基于由省略图示的角度传感器等检测出的电动机200的旋转信号、上述目标转矩和后述的电位传感器的检测结果等来设定目标电流值，并且对电动机200的基于逆变器111、112的驱动进行控制。控制电路301、302经由逆变器驱动电路311、312对逆变器111、112的驱动进行控制。具体地，控制电路301、302根据目标电流值生成用于对逆变器111、112所包括的各开关元件的接通、断开动作进行控制的PWM信号，并且将该PWM信号施加到逆变器驱动电路311、312，由此对逆变器111、112的驱动进行控制。
逆变器驱动电路311、312例如是栅极驱动器。逆变器驱动电路311、312根据PWM信号生成对逆变器111、112中的各开关元件的接通、断开动作进行控制的控制信号(例如，栅极控制信号)，并且将生成的控制信号施加到各开关元件。
控制电路301、302经由开关驱动电路313、314对分离开关115、116和中性点继电器电路121、122的动作进行控制。稍后将描述两个控制电路301、302对控制对象的分担。开关驱动电路313、314根据来自控制电路301、302的对各中性点继电器电路121、122的接通、断开的状态进行确定的信号，生成对各中性点继电器电路121、122中的各开关元件进行接通、断开的控制信号，并且将生成的控制信号施加到各开关元件。
另外，控制电路301、302也可以具有逆变器驱动电路311、312、开关驱动电路313、314的功能。在这种情况下，省略逆变器驱动电路311、312、开关驱动电路313、314。
电动机驱动单元1000还包括电位传感器。作为电位传感器，包括U相电位传感器411、V相电位传感器412、W相电位传感器413、供给电位传感器414、电源电位传感器415、接地电位传感器416以及中性点电位传感器417。另外，为了避免图示的繁杂，仅在图1的左侧的逆变器111周边图示电位传感器，但是在图2的右侧的逆变器112周边也同样包括电位传感器。
U相电位传感器411对将逆变器111、112的U相用电桥支路与电动机200的U相的绕组连接的连接线上的电位进行检测。V相电位传感器412对将逆变器111、112的V相用电桥支路与电动机200的V相的绕组连接的连接线上的电位进行检测。W相电位传感器413对将逆变器111、112的W相用电桥支路与电动机200的W相的绕组连接的连接线上的电位进行检测。另外，尽管省略了图示，但是针对UVW各相，也包括电流传感器，也对UVW各相中的电流值进行检测。
供给电位传感器414对将电源侧的分离开关115与逆变器111、112连接的连接线上的电位进行检测。电源电位传感器415对将电源403、404与电源侧的分离开关115连接的连接线上的电位进行检测。接地电位传感器416对将接地侧的分离开关116与逆变器111、112连接的连接线上的电位进行检测。中性点电位传感器417对中性点继电器电路121、122内的电位进行检测。
通过由接地电位传感器416对检测电位进行检测，从而区分接地分离用的分离开关116中的故障与逆变器111、112内的开关元件中的故障。此外，通过由电源电位传感器415对电源403、404的电压进行检测，从而区分电源403、404的故障与电路系统的故障。
U相电位传感器411、V相电位传感器412、W相电位传感器413以及中性点电位传感器417相当于对逆变器111、112以及中性点继电器电路121、122各自的内部电位进行检测的检测器的一例。
电动机驱动单元1000包括与电动机200的线圈(绕组)的一端210侧对应的第一系统以及与电动机200的线圈(绕组)的另一端220侧对应的第二系统。即，电动机驱动单元1000在电动机200的线圈的一端210和另一端220分别包括具有逆变器、中性点继电器电路和上述检测器的电路系统。对第一系统的逆变器111供给来自第一系统的电源403的电力，对第系统的逆变器112供给来自第二系统的电源404的电力。
第一系统的逆变器111和分离开关115、116通过第一系统的控制电路301对动作进行控制，第二系统的逆变器112和分离开关115、116通过第二系统的控制电路302对动作进行控制。由于包括电源和控制电路的驱动系统也包括电源而冗余化，因此，如后所述，即使在一个系统中的电源发生故障时，也能够通过另一个系统继续进行电力供给。
另外，第一系统的各电位传感器411～417的检测值被输入到第一系统的控制电路301，第二系统的各电位传感器411～417的检测值被输入到第二系统的控制电路302。
与此相对，第一系统的中性点继电器电路121通过第二系统的控制电路302来控制动作，第二系统的中性点继电器电路122通过第一系统的控制电路301来控制动作。
即，第一系统的控制电路301与电动机200的线圈的一端210侧的检测器连接，并且对该一端210侧的逆变器111和电动机200的绕组的另一端220侧的中性点继电器电路122进行控制。第二系统的控制电路302与电动机200的绕组的另一端220侧的检测器连接，并且对该另一端220侧的逆变器112和电动机200的绕组的一端210侧的性点继电器电路121进行控制。另外，在本实施方式中，两个控制电路301、302如上所述地分担控制对象，但是作为变形例，两个控制电路301、302这两者也可以对第一系统和第二系统的所有开关进行控制。
在本实施方式中，两个控制电路301、302能够相互通信，有时通过两个控制电路301、302的协同动作来对两个逆变器111、112的动作进行控制。但是，控制电路301、302的相互通信的速度与经由逆变器驱动电路311、312和开关驱动电路313、314来对各开关元件的动作进行控制的速度、从各电位传感器411～417获取检测值的速度相比为低速。基于控制电路301、302的逆变器111、112的驱动控制存在正常时的控制和故障时的控制。
控制电路301、302能够将逆变器111、112的控制在正常时的控制与故障时的控制之间切换。在此，正常是指电源403、404、控制电路301、302、逆变器111、112、中性点继电器电路121、122、分离开关115、116以及电动机200中的任一个均正常发挥作用的状态。并且，故障是指由于它们中的任一个而失去功能的状态。以下，对电动机驱动单元1000的动作的具体例进行说明，并且主要对逆变器111、112的动作的具体例进行说明。(正常时的控制)图2是示出正常时的电动机驱动单元1000的动作的图。
在正常时，控制电路301、302使两个中性点继电器电路121、122这两者断开。由此，电动机200的各相的线圈彼此不连接。“中性点继电器电路121(122)断开”是指中性点继电器电路121(122)所包括的三个开关元件全部断开。
在第一系统的中性点继电器电路121断开时，电动机200的各相线圈的一端210彼此绝缘，在第二系统的中性点继电器电路122断开时，电动机200的各相线圈的另一端220彼此绝缘。
此外，控制电路301、302将分离开关115、116均接通。由此，两个逆变器111、112与电源403、404及接地连接。
在该连接状态下，控制电路301、302对两个逆变器111、112各自的开关元件进行PWM控制，从而进行三相通电控制，由此对电动机200进行驱动。在图2中，作为一例，示出了在特定时刻流过电动机200的一个相的电流的路径，在该示例中，从两个系统中的第二系统的电源404向第二系统的逆变器112供给的电流经过电动机200的绕组，从第一系统的逆变器111流向接地。电流有时从第一系统侧供给而流向第二系统侧，有时也流向图2所示的相之外的相的绕组。图3是示出正常时的电动机200的各相的各线圈中流过的电流值的图。
图3例示了在按照正常时的三相通电控制来控制逆变器111、112时，将流过电动机200的U相、V相以及W相的各线圈的电流值绘制而得到的电流波形(正弦波)。图3的横轴表示电动机电角度(deg)，纵轴表示电流值(A)。Ipk表示各相的最大电流值(峰值电流值)。另外，逆变器111、112除了图3所例示的正弦波之外，例如还能够使用矩形波来驱动电动机200。
在图3所示的电流波形中，考虑了电流的方向的三相的线圈中流过的电流的总和在每个电角度为“0”。但是，根据逆变器111、112的电路结构，独立地控制在三相的线圈中流过的电流。因此，逆变器111、112也能够进行电流的总和为“0”之外的值的驱动动作。(故障的检测)
例如，在助力转向机构等中，即使在电动机驱动单元1000发生故障的情况下，也要求通过故障时的控制来继续驱动电动机200。因此，控制电路301、302对在正常时的控制中从各电位传感器411～417得到的各部位的电位检测值、从逆变器驱动电路311、312和开关驱动电路313、314得到的各开关元件的响应结果进行解析，并且对故障的征兆进行检测。即，控制电路301、302具有作为故障检测部的功能，上述故障检测部针对从电源403、404至电动机200的驱动系统对故障的征兆进行检测。另外，在本实施方式中，控制电路301、302通过对上述驱动系统内的多个部位各自的状态值(例如电位检测值、响应结果)的异常进行检测，从而对该驱动系统中的故障的征兆进行检测。
这样的解析能够迅速地对故障的发生进行检测，但是通过该解析检测出的是故障发生的征兆，存在误检测的情况。因此，在故障检测之后，进行对发生了故障的部位进行确认的处理，并且在误检测的情况下执行正常时的控制。
由于有时需要通过两个控制电路301、302的协同动作来进行动作控制，因此故障部位的确认处理需要时间。因此，在本实施方式中，为了在确认处理期间不发生电动机200的转矩丢失而进行了研究。图4是示出在故障检测时由控制电路301、302执行的处理步骤的流程图。
首先，在正常时的控制下对电动机200进行驱动(步骤S101)，如上所述，通过电位检测值等的解析来进行故障的征兆的检测(步骤S102)。在未检测出故障的征兆的情况下(步骤S102：否)，继续电动机200的基于正常时的控制的驱动。
在检测出故障的征兆的情况下(步骤S102：是)，为了防止故障扩散到电动机驱动单元1000内的其他部位，使逆变器111、112的所有开关元件暂时断开(步骤S103)。以下，有时将这样所有的开关元件均断开的状态称为延烧防止状态。
而且，在延烧防止状态期间，从多个种类(在此作为一例为三个种类)的动作(驱动模式)中选定(步骤S104)并执行(步骤S105～S107)故障时为了继续驱动电动机200而执行的逆变器111、112的动作(驱动模式)。以下，将基于在此选定的驱动模式的电动机200的驱动称为临时驱动。临时驱动中的驱动模式是发现故障的征兆时的控制中的驱动模式，是与正常时的控制中的驱动模式不同的驱动模式。另外，以下“故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)”是指从发现故障的征兆开始到确定故障为止的驱动模式，并且作为与后述的确定故障后的“故障避免动作(恢复驱动的驱动模式)”定义不同的驱动模式进行说明。
将在后面详细描述驱动模式的选定，但是在本实施方式中，作为驱动模式中的一个，采用通过一个中性点继电器电路121、122来形成中性点的Y1驱动(步骤S105)。另外，在本实施方式中，作为驱动模式，也采用通过一个逆变器111、112内的开关元件使该逆变器111、112中性点化的Y3驱动(步骤S106)、以及通过UVW3相中的两相进行驱动的两相驱动(步骤S107)。在本发明的电力转换装置中，较为理想的是，从包括这三个驱动模式中的至少两个的多种动作中选择故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)并执行。
逆变器111、112在控制电路301、302选择故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)的期间处于所有开关元件断开的延烧防止状态，因此，电动机200中不流过电流，但是驱动模式的选定基于从各电位传感器411～417得到的各处的电位检测值而在短时间内进行，从而避免电动机200的转矩丢失。
在本实施方式中，一边通过三个驱动模式中的任一个来驱动电动机200，一边确认电动机驱动单元1000中的故障部位。即，控制电路301、302在检测出故障的征兆的情况下，使逆变器111、112执行故障时用的动作，由此一边向电动机200供给电力，一边确认从电源403、404至电动机200的驱动系统有无故障。如上所述，确认处理需要时间，但是通过临时驱动来继续电动机200的驱动，因此避免了转矩丢失。这样的临时驱动的持续时间例如为数十毫秒。临时驱动中的驱动模式是在检测出故障的征兆的情况下能够继续驱动电动机200并且进行更准确的故障诊断的驱动模式。在这样的临时驱动中，在停止存在故障的征兆的部位并维持电动机驱动单元1000的状态下，进行有无故障以及故障部位的确认。因此，在电动机驱动单元1000中，需要在不使用一部分功能的情况下能够继续驱动的冗余性。中性点继电器电路121、122附接至逆变器111、112的电路结构是这种冗余性的一例。
作为确认处理的结果，在未发现故障部位的情况下(步骤S108：否)，由于故障检测是误检测，因此返回步骤S101，并且通过正常时的控制来驱动电动机200。即，控制电路301、302在作为故障确认的结果而确认了不存在故障的情况下，使逆变器111、112执行正常时的动作。另一方面，在确认处理的结果是确定了故障部位的情况下(步骤S108：是)，处理前进到步骤S109，并且通过恢复驱动来继续电动机200的驱动。
该恢复驱动是避免了利用所确定的故障部位的驱动。换言之，控制电路301、302在确认了存在故障的情况下，使逆变器111、112执行避免利用发生了该故障的部位的故障避免动作，由此向电动机200供给电力。
尽管恢复驱动和临时驱动的驱动控制可以不同，但是本实施方式中在恢复驱动和临时驱动中执行相同的驱动控制。由此，控制的改变较少即可。另外，在本发明的电力转换装置中，也可以是临时驱动始终是例如Y1驱动，恢复驱动从Y1驱动、Y3驱动和两相驱动中选择。
电动机200基于恢复驱动的驱动是在避免了利用故障部位的情况下的驱动，因此，与电动机200基于利用电动机驱动单元1000整体的正常时的控制的驱动相比，输出的上限降低。由于希望避免在转移至恢复驱动的情况下发生急剧的输出变化，因此本实施方式中在临时驱动中调节输出。图5是示出临时驱动中的输出调节的图。
在刚刚转移至临时驱动之后，电动机驱动单元1000暂时维持与正常时的驱动中的输出相等的高输出。然后，在临时驱动的继续过程中使输出逐渐地降低，并且到达恢复驱动中的输出上限以内的低输出。之后，以该低输出继续进行恢复驱动。通过这样的输出调节，避免了输出的急剧变化，从而实现了电动机200的顺畅的驱动、助力转向装置中的顺畅的动力辅助。(驱动模式的选择)以下，对驱动模式的选定方法进行详细说明。
如上所述，控制电路301、302对在正常时的控制中从各电位传感器411～417得到的各部位的电位检测值、从逆变器驱动电路311、312和开关驱动电路313、314得到的各开关元件的响应结果进行解析，并且对故障的征兆进行检测。在本实施方式中，电位检测值、响应结果的检测部位与寄存器的位相对应，并且控制电路301、302建立寄存器的位中与检测出状态值(例如，电位检测值、响应结果)的异常的部位对应的位。然后，控制电路301、302执行多种动作(驱动模式)中的与寄存器的值对应的动作，以作为故障时用的动作(临时驱动)。图6是示出异常检测与驱动模式的对应关系的图。
在图6所示的对应表的左端列示出了控制电路301、302检测为状态值的异常的检测条件。作为检测条件，包括低侧开关元件114中的控制的响应异常、高侧开关元件113中的控制的响应异常、UVW各相中的电位检测值的异常(相电位值异常)以及逆变器驱动电路311、312中的上述之外的响应异常(PrDr控制异常等)。另外，作为检测条件，还包括供电电位传感器414的电位检测值的异常(VR值异常)和UVW各相中的电流检测值的异常(相电流值异常)。并且，作为检测条件，还包括接地电位传感器416中的电位检测值的异常(Vg值异常)以及中性点电位传感器417中的电位检测值的异常(Vn值异常)。
如对应表的左起第二列所示，在低侧开关元件114中的控制的响应异常中分配有寄存器的第零位。在高侧开关元件113的控制的响应异常中分配有寄存器的第一位。在UVW各相的电位检测值的异常中分配有寄存器的第二位。在逆变器驱动电路311、312中的上述之外的响应异常中分配寄存器的第三位。在供给电位传感器414中的电位检测值的异常中分配有寄存器的第四位。在UVW各相的电流检测值的异常中分配有寄存器的第五位。在接地电位传感器416的电位检测值的异常中分配有寄存器的第六位。在中性点电位传感器417的电位检测值的异常中分配有寄存器的第七位。
在本实施方式的电动机驱动单元1000中，作为一例，假定从模式0至模式6的七种故障模式。发生原因相同而发生部位为电路上对称的部位的多个故障是相同的故障模式，发生原因不同或者发生部位为电路上不对称的部位的多个故障是不同的故障模式。将在后面详细描述具体的故障模式。
针对假定的七种故障模式，分配有Y1驱动、Y3驱动和两相驱动中的任一种驱动模式，以避免利用故障部位。在图6所示的对应表的上端的两行中，示出了驱动模式相对于故障模式的分配。
图6的对应表所示的数值“1”表示在假定的故障模式下发生了故障的情况下检测出的异常，数值“0”表示故障模式与异常不对应。例如，在模式3的情况下，检测出低侧开关元件114中的控制的响应异常和高侧开关元件113中的控制的响应异常。
在针对图6的对应表的左端列所示的检测条件的任一个检测出异常时，建立对应表的左起第二列所示的分配位。并且，在寄存器的值为31以下时，作为临时驱动的驱动模式选定Y1驱动，在寄存器的值为32以上127以下时，作为临时驱动的驱动模式选定两相驱动，在寄存器的值为128以上时，作为临时驱动的驱动模式选定Y3驱动。通过这样使用寄存器来选定驱动模式，能够在比基于流程图的选定更短的时间内进行选定。控制电路301、302针对处于自身控制下的逆变器111、112和处于对方侧控制下的中性点继电器电路121、122来获得内部电位，因此，能够迅速选定驱动模式，并且能够避免转矩丢失。
另外，根据图6的对应表中数值“1”所示的对应关系，能够根据检测出的异常来确定故障模式，因此，也可以进行分别区分了多种故障模式的故障的征兆检测。在进行这样的故障的征兆检测的情况下，从多种动作(驱动模式)中选择并执行与故障模式对应的动作(驱动模式)。
此外，在图6的对应表的左端列所示的检测条件中的、分配了寄存器的第零位至第四位的检测条件用于选定驱动模式，并且还用于正常驱动中的故障的征兆检测。即，在针对分配了寄存器的第零位至第四位的检测条件的任一个在正常驱动中检测出异常的情况下，认为电动机驱动单元1000的某处发生了故障，从而成为延烧防止状态。(具体的故障模式)以下，例示了具体的故障模式，并且说明了对应的具体的驱动模式。图7是示出发生了故障模式的模式1的状态的图。
在故障模式的模式1中，电动机驱动单元1000的任一个分离开关115、116处于断开故障。同样如图6的对应表所示，在模式1中，在分离开关115、116发生了故障的系统的供给电位传感器414中电位检测值处于异常。另外，尽管在图6的对应表中未示出，但是电源电位传感器415的电位检测值有时也会处于异常。在基于控制电路301、302的解析检测出这种异常时，如上所述，电动机驱动单元1000转移至延烧防止状态。图8是示出转移至延烧防止状态后的状态的图。
在延烧防止状态下，电动机驱动单元1000所包括的两个系统的逆变器111、112中的所有开关元件断开。另外，电动机驱动单元1000所包括的所有分离开关115、116也断开。而且，中性点继电器电路121、122在正常时的控制下所有开关元件断开，在延烧防止状态下所有开关元件也保持断开。
在这样的延烧防止状态下，控制电路301、302如上所述地选定临时驱动的驱动模式。在故障模式是模式1的情况下，如图6所示，选定Y1驱动作为驱动模式。图9是示出在故障模式是模式1的情况下的临时驱动的状态的图。
如上所述，本实施方式的电动机驱动单元1000包括作为逆变器的第一系统的逆变器111和第二系统的逆变器112，上述逆变器111与电动机200的绕组的一端210连接，上述逆变器112与该绕组的另一端220连接。并且，控制电路301、302在检测出从电源403、404至电动机200的驱动系统中的故障的征兆时，区分并检测与第一系统的逆变器111相关的故障的征兆以及与第二系统的逆变器112相关的故障的征兆。
Y1驱动是通过中性点继电器电路121、122来形成中性点的驱动模式，并且在对第一系统的逆变器111进行分离的分离开关115、116中发生故障的情况下，通过第一系统的中性点继电器电路121形成中性点。另外，在对第二系统的逆变器112进行分离的分离开关115、116中发生故障的情况下，通过第二系统的中性点继电器电路122形成中性点。即，控制电路301、302选择并执行多种动作中的同与故障相关的逆变器111、112对应的动作，以作为故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)。
在第一系统和第二系统的电路系统中的一个发生了故障的征兆的情况下，控制电路301、302中的、对该一个电路系统的逆变器111、112进行控制的控制电路301、302迅速地选择故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)。之后，通过控制电路301、302的协同动作来确认该电路系统中有无故障。
在图9所示的示例中，由于在第一系统的分离开关115、116中发生断开故障，因此通过第一系统的中性点继电器电路121形成中性点。在这样形成中性点时，控制电路301、302通过正常的第二系统的逆变器112进行三相通电控制，从而继续电动机200的驱动。
对于在电动机200基于这样的临时驱动的驱动中检测出故障的征兆的系统(作为一例，图9中为第一系统)，对两个分离开关115、116、逆变器111的各开关元件进行单独的控制。然后，根据响应结果、电位检测值，单独地确认各开关元件中有无故障。在通过这样的单独确认而确定了故障部位的情况下，以与临时驱动的驱动模式相同的驱动模式(即Y1驱动)进行恢复驱动。接着，对故障模式的模式2进行说明。图10是示出发生了故障模式的模式2的状态的图。
在故障模式的模式2中，电动机驱动单元1000所包括的中性点继电器电路121、122的开关元件处于断开故障。在图10所示的示例中，在第一系统的中性点继电器电路121中发生开关元件的接通故障。同样如图6的对应表所示，在模式2中，发生低侧开关元件114中的控制的响应异常、高侧开关元件113中的控制的响应异常。
在基于控制电路301、302的解析检测出这种异常时，电动机驱动单元1000转移至延烧防止状态。并且，在延烧防止状态下，控制电路301、302如上所述地选定临时驱动的驱动模式。在故障模式是模式2的情况下，中性点电位传感器417的电位检测值也异常，因此，如图6所示，选定Y3驱动作为驱动模式。图11是示出在故障模式是模式2的情况下的临时驱动的状态的图。
Y3驱动是在逆变器111、112内形成中性点的驱动模式，在第一系统的中性点继电器电路121中发生电位检测值的异常(即在第一系统中检测出故障的征兆)的情况下，在第一系统的逆变器111中形成中性点。另外，在第二系统的中性点继电器电路122中发生电位检测值的异常(即在第二系统中检测出故障的征兆)的情况下，通过第二系统的逆变器112形成中性点。
即，在由中性点电位传感器417检测出中性点继电器电路121、122的异常的内部电位的情况下，通过设置在与该中性点继电器电路121、122相同的电路系统中的逆变器111、112形成中性点，并且转移至故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)。另外，形成有中性点的系统的分离开关115、116断开，逆变器111、112从电源和接地分离。
作为逆变器111、112内的中性点形成，可以是三个高侧开关元件113接通的中性点形成和三个低侧开关元件114接通的中性点形成。与高侧开关元件相比，低侧开关元件114用于维持接通状态的电力较少即可，因此，在本实施方式的Y3驱动中，逆变器111、112通过连接在接地与绕组之间的低侧开关元件114而中性点化。
在图11所示的示例中，由于在第一系统的中性点继电器电路121中发生接通故障，因此在第一系统的逆变器111内形成中性点。在这样形成中性点时，控制电路301、302通过正常的第二系统的逆变器112进行三相通电控制，从而继续电动机200的驱动。
在电动机200基于这样的临时驱动的驱动中，针对检测出故障的征兆的系统(作为一例，图11中为第一系统)，对中性点继电器电路121的各开关元件进行单独的控制。然后，根据响应结果、电位检测值，单独地确认各开关元件中有无故障。在通过这样的单独确认而确定了故障部位的情况下，以与临时驱动的驱动模式相同的驱动模式(即Y3驱动)进行恢复驱动。另外，作为逆变器111、112内的中性点形成，可想到以下的变形例。图12是示出逆变器111、112内的中性点形成的变形例的图。
在图12所示的变形例中，也在第一系统的中性点继电器电路121中发生电位检测值的异常，并且在第一系统的逆变器111内形成中性点。但是，逆变器111的高侧开关元件113和低侧开关元件114均不固定于接通状态，通过进行PWM控制来对中性点的电位进行控制。接着，对故障模式的模式3进行说明。图13是示出发生了故障模式的模式3的状态的图。
在故障模式的模式3中，电动机驱动单元1000所包括的逆变器111、112的开关元件处于接通故障。在图13所示的示例中，第一系统的逆变器111中发生接通故障，并且高侧开关元件113的一个中发生接通故障。同样如图6的对应表所示，在模式3中，发生低侧开关元件114中的控制的响应异常、或高侧开关元件113中的控制的响应异常。
在通过控制电路301、302经由逆变器驱动电路311、312检测出这种异常时，电动机驱动单元1000转移至延烧防止状态。并且，在延烧防止状态下，控制电路301、302如上所述地选定临时驱动的驱动模式。在故障模式是模式3的情况下，如图6所示，选定Y1驱动作为驱动模式。
由于电动机驱动单元1000包括作为电位传感器的中性点电位传感器417，因此控制电路301、302能够在驱动模式选定的阶段对模式2和模式3进行区分。其结果是，作为临时驱动，能够选定Y1驱动和Y3驱动中的适当的驱动模式。图14是示出在故障模式是模式3的情况下的临时驱动的状态的图。
如上所述，Y1驱动是通过中性点继电器电路121、122来形成中性点的驱动模式，并且在第一系统的逆变器111发生故障的情况下，通过第一系统的中性点继电器电路121形成中性点。另外，在第二系统的逆变器112发生故障的情况下，通过第二系统的中性点继电器电路122形成中性点。另外，形成有中性点的系统的分离开关115、116断开，逆变器111、112从电源和接地分离。
在图14所示的示例中，由于在第一系统的逆变器111内的开关元件中发生接通故障，因此通过第一系统的中性点继电器电路121形成中性点。在这样形成中性点时，控制电路301、302通过正常的第二系统的逆变器112进行三相通电控制，从而继续电动机200的驱动。
在电动机200基于这样的临时驱动的驱动中，针对检测出故障的征兆的系统(作为一例，图14中为第一系统)，对逆变器111内的各开关元件进行单独的控制。然后，根据响应结果、电位检测值，单独地确认各开关元件中有无故障。即，控制电路301、302单独地确认逆变器111内的多个开关元件中有无故障，以作为有无故障的确认。在通过这样的单独确认而确定了故障部位的情况下，以与临时驱动的驱动模式相同的驱动模式(即Y1驱动)进行恢复驱动。接着，对故障模式的模式4进行说明。图15是示出发生了故障模式的模式4的状态的图。
在故障模式的模式4中，电动机驱动单元1000所包括的逆变器111、112的开关元件处于断开故障。在图15所示的示例中，第一系统的逆变器111中发生断开故障，并且高侧开关元件113的一个中发生断开故障。同样如图6的对应表所示，在模式4中，U相电位传感器411、V相电位传感器412以及W相电位传感器413中的开关元件发生了断开故障的相的电位传感器处的电位检测值异常。在图15所示的示例中，U相的电位检测值中发生异常。
在通过控制电路301、302检测出这种异常时，电动机驱动单元1000转移至延烧防止状态。并且，在延烧防止状态下，控制电路301、302如上所述地选定临时驱动的驱动模式。在故障模式是模式4的情况下，如图6所示，选定Y1驱动作为驱动模式。图16是示出在故障模式是模式4的情况下的临时驱动的状态的图。
如上所述，Y1驱动是通过中性点继电器电路121、122来形成中性点的驱动模式，并且在第一系统的逆变器111发生故障的情况下，通过第一系统的中性点继电器电路121形成中性点。另外，在第二系统的逆变器112发生故障的情况下，通过第二系统的中性点继电器电路122形成中性点。即，在由电位传感器411～413检测出逆变器111、112的异常的内部电位的情况下，通过由设置在与该逆变器111、112相同的电路系统中的中性点继电器电路121、122形成中性点，并且转移至故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)。另外，形成有中性点的系统的分离开关115、116断开，逆变器111、112从电源和接地分离。
在图16所示的示例中，由于在第一系统的逆变器111内的开关元件中发生断开故障，因此通过第一系统的中性点继电器电路121形成中性点。在这样形成中性点时，控制电路301、302通过正常的第二系统的逆变器112进行三相通电控制，从而继续电动机200的驱动。
在电动机200基于这样的临时驱动的驱动中，针对检测出故障的征兆的系统(作为一例，图16中为第一系统)，对逆变器111内的各开关元件进行单独的控制。然后，根据响应结果、电位检测值，单独地确认各开关元件中有无故障。即，控制电路301、302单独地确认逆变器111内的多个开关元件中有无故障，以作为有无故障的确认。在通过这样的单独确认而确定了故障部位的情况下，以与临时驱动的驱动模式相同的驱动模式(即Y1驱动)进行恢复驱动。接着，对故障模式的模式5进行说明。图17是示出发生了故障模式的模式5的状态的图。
在故障模式的模式5中，在电动机200的绕组中发生断线故障。在图17所示的示例中，在电动机200的绕组中的U相的绕组中发生断线故障。同样如图6的对应表所示，在模式5中，U相电位传感器411、V相电位传感器412以及W相电位传感器413中的发生了断线故障的相的电位传感器处的电位检测值异常。
在通过控制电路301、302检测出这种异常时，电动机驱动单元1000转移至延烧防止状态。并且，在延烧防止状态下，控制电路301、302如上所述地选定临时驱动的驱动模式。在故障模式是模式5的情况下，UVW各相中发生了断线故障的相的电流检测值也异常(电流为零)，因此，如图6所示，选定两相驱动作为驱动模式。图18是示出在故障模式是模式5的情况下的临时驱动的状态的图。
两相驱动是仅使用UVW相中的两相的驱动模式，使用避开发生了断线故障的相的两相。在U相的绕组中发生了断线故障的情况下，使用V相和W相这两相，在V相的绕组中发生了断线故障的情况下，使用U相和W相这两相，在W相的绕组中发生了断线故障的情况下，使用U相和V相这两相。即，控制电路301、302在对从电源403、404至电动机200的驱动系统中的故障的征兆进行检测时，区分并检测与电动机200的各相相关的故障的征兆。然后，控制电路301、302选择并执行多种动作中的同与故障相关的相对应的动作，以作为故障时用的动作。
在图18所示的示例中，在U相的绕组中发生断线故障，因此，控制电路301、302进行避免了利用U相的基于V相和W相这两相的驱动控制，从而继续电动机200的驱动。图19是示出在两相驱动下电动机200的各相的各线圈中流过的电流值的图。在两相驱动下，在检测出故障的征兆的例如U相中电流值始终为零，在其他的V相和W相这两相中电流例如以正弦波的电流波形流过。
在电动机200基于这样的临时驱动的驱动中，针对检测出故障的征兆的相(作为一例，图18中为U相)，再次解析电流检测值，从而确认有无断线故障。在通过这样的再解析确定了存在断线故障的情况下，以与临时驱动的驱动模式相同的驱动模式(即两相驱动)进行恢复驱动。接着，对故障模式的模式6进行说明。图20是示出发生了故障模式的模式6的状态的图。
在故障模式的模式6中，在电动机200的绕组中发生与接地的短路故障。在图20所示的示例中，在电动机200的绕组中的U相的绕组中发生短路故障。同样如图6的对应表所示，在模式6中，发生高侧开关元件113中的控制的响应异常。
在通过控制电路301、302检测出这种异常时，电动机驱动单元1000转移至延烧防止状态。并且，在延烧防止状态下，控制电路301、302如上所述地选定临时驱动的驱动模式。在故障模式是模式6的情况下，由于接地电位传感器416的电位检测值也发生异常，因此如图6所示，选定两相驱动作为驱动模式。图21是示出在故障模式是模式6的情况下的临时驱动的状态的图。
如上所述，两相驱动是仅使用UVW相中的两相的驱动模式，使用避开发生了断线故障的相的两相。在图21所示的示例中，在U相的绕组中发生断线故障，因此，控制电路301、302进行避免了利用U相的基于V相和W相这两相的驱动控制，从而继续电动机200的驱动。
在通过这样的临时驱动进行的电动机200的驱动中，控制电路301、302在检测出故障的征兆的相(作为一例，图21中为U相)中进行暂时的通电控制等，并且确认该相通电时接地电位传感器416的电位检测值。通过这样的电位检测值的确认，确认了该相中有无短路故障。然后，在确定了存在短路故障的情况下，以与临时驱动的驱动模式相同的驱动模式(即两相驱动)进行恢复驱动。
除了以上说明的故障模式之外，在本实施方式中，还假定两个控制电路301、302中的一个发生故障的故障模式。该故障模式基于一个控制电路无法从对方的控制电路得到通信的响应而检测出故障。而且，在该故障模式中，假设不能控制对方侧的逆变器，通过对方侧的系统的中性点继电器电路121、122形成中性点，从而执行基于Y1驱动的临时驱动。即，控制电路301、302相互通信，并且在一方检测出另一方不能通信的情况下，通过该一方所控制的中性点继电器电路121、122形成中性点，从而转移至故障时用的动作(临时驱动的驱动模式)。
此外，在上述实施方式中，通过两个控制电路301、302进行逆变器111、112的控制、故障的检测，但是本发明所述的控制部例如也可以是一个CPU。(电动机驱动单元1000的硬件结构)接着，对电动机驱动单元1000的硬件结构进行说明。图22是示意性地示出电动机驱动单元1000的硬件结构的图。
作为硬件结构，电动机驱动单元1000包括上述电动机200、第一安装基板1001、第二安装基板1002、外壳1003以及连接器1004、1005。
线圈的一端210和另一端220从电动机200突出并朝向安装基板1001、1002延伸。线圈的一端210和另一端220这两者与第一安装基板1001和第二安装基板1002中的一个连接，并且一端210和另一端220这两者贯穿第一安装基板1001和第二安装基板1002中的该一个并且与另一个连接。具体地，线圈的一端210和另一端220这两者与例如第二安装基板1002连接。此外，线圈的一端210和另一端220这两者贯穿第二安装基板1002并与第一安装基板1001连接。
第一安装基板1001和第二安装基板1002的基板面彼此相对。电动机200的旋转轴沿上述基板面所相对的方向延伸。第一安装基板1001、第二安装基板1002和电动机200收容在外壳1003中，由此对彼此的位置进行固定。
在第一安装基板1001上安装有连接来自第一电源403的电源线的连接器1004。在第二安装基板1002上安装有连接来自第二电源404的电源线的连接器1005。图23是示意性地示出第一安装基板1001和第二安装基板1002的硬件结构的图。
在第一安装基板1001上安装有线圈的一端210侧的第一逆变器111以及另一端220侧的第二中性点继电器电路121。此外，在与第一安装基板1001不同的第二安装基板1002上安装有线圈的另一端220侧的第二逆变器112以及一端210侧的第一中性点继电器电路122。由于冗余化成第一系统和第二系统的各系统的电路分配至两块安装基板1001、1002，因此在两块安装基板上能够实现电路规模为相同程度的高效的元件配置。
在第一安装基板1001上也安装有第一控制电路301。在第二安装基板1002上也安装有第二控制电路302。由于各控制电路301、302与各控制电路301、302的控制对象的逆变器111、112以及中性点继电器电路121、122安装在相同的安装基板上，因此用于控制的配线落在基板范围内。因此，能够实现高效的元件配置。
在从第一安装基板1001和第二安装基板1002的相对方向观察的情况下，第一安装基板1001上的第一逆变器111和第二安装基板1002上的第一中性点继电器电路122安装在彼此重叠的位置。另外，在从第一安装基板1001和第二安装基板1002的相对方向观察的情况下，第一安装基板1001上的第二中性点继电器电路121和第二安装基板1002上的第二逆变器112安装在彼此重叠的位置。通过这样的电路配置，能够实现简化了相对于线圈的一端210和另一端220的配线路径的高效的元件配置。
在从第一安装基板1001和第二安装基板1002的相对方向观察的情况下，第一安装基板1001上的第一逆变器111和第二安装基板1002上的第二逆变器112配置成彼此对称。此外，在从第一安装基板1001和第二安装基板1002的相对方向观察的情况下，第一安装基板1001上的第二中性点继电器电路121和第二安装基板1002上的第一中性点继电器电路122配置成彼此对称。通过这样的对称配置，能够使针对两块安装基板1001、1002的基板设计共用化。(变形例)图24是示意性地示出安装基板的硬件结构的变形例的图。
在图24所示的变形例中，包括一块双面安装基板1006。线圈的一端210侧的第一逆变器111和另一端220侧的第二中性点继电器电路121安装于双面安装基板1006的正面和背面这两个面中的一个面。在相对于一个面的另一个面上安装有线圈的另一端220侧的第二逆变器112以及一端210侧的第一中性点继电器电路122。在正面和背面这两个面中的一个面上还安装有第一控制电路301。在另一个面上还安装有第二控制电路302。由于冗余化成第一系统和第二系统的各系统的电路分配至双面安装基板的正面和背面这两个面，因此能够针对正面和背面这两个面进行电路规模均匀的高效的元件配置。
双面安装基板1006的正面和背面这两个面的具体的电路配置是一个面的电路配置与图23所示的第一安装基板1001上的电路配置相同，另一个面的电路配置与图23所示的第二安装基板1002上的电路配置相同。因此，能够实现简化了相对于线圈的一端210和另一端220的配线路径的高效的元件配置，并且能够使双面安装基板1006的正面和背面这两个面的基板设计共用化。(助力转向装置的实施方式)
汽车等车辆一般包括助力转向装置。助力转向装置生成用于对通过驾驶员操作方向盘而产生的转向系统的操舵转矩进行辅助的辅助转矩。辅助转矩通过辅助转矩机构来生成，从而能够减轻驾驶员的操作负担。例如，辅助转矩机构由操舵转矩传感器、ECU、电动机以及减速机构等构成。操舵转矩传感器对转向系统中的操舵转矩进行检测。ECU基于操舵转矩传感器的检测信号来生成驱动信号。电动机基于驱动信号来生成与操舵转矩对应的辅助转矩，并且经由减速机构将辅助转矩传递至转向系统。
上述实施方式的电动机驱动单元1000理想地用于助力转向装置。图25是示意性示出本实施方式的助力转向装置2000的结构的图。电动助力转向装置2000包括转向系统520以及辅助转矩机构540。
转向系统520例如包括方向盘521、转向轴522(也称为“转向柱”)、万向接头523A、523B以及旋转轴524(也称为“小齿轮轴”或“输入轴”)。
另外，转向系统520例如包括齿条及小齿轮机构525、齿条轴526、左右的球形接头552A、552B、系杆527A、527B、转向节528A、528B以及左右的操舵车轮(例如左右的前轮)529A、529B。
方向盘521经由转向轴522和万向接头523A、523B与旋转轴524连接。在旋转轴524上经由齿条及小齿轮机构525连接有齿条轴526。齿条及小齿轮机构525具有设置于旋转轴524的小齿轮531和设置于齿条轴526的齿条532。在齿条轴526的右端依次经由球形接头552A、系杆527A以及转向节528A而连接有右操舵车轮529A。与右侧相同，在齿条轴526的左端依次经由球形接头552B、系杆527B以及转向节528B而连接有左操舵车轮529B。在此，右侧和左侧分别与从坐在座位上的驾驶员观察的右侧和左侧一致。
根据转向系统520，通过驾驶员操作方向盘521而产生操舵转矩，并且经由齿条及小齿轮机构525传递至左右的操舵车轮529A、529B。由此，驾驶员能够对左右的操舵车轮529A、529B进行操作。
辅助转矩机构540例如包括操舵转矩传感器541、ECU 542、电动机543、减速机构544以及电力供给装置545。辅助转矩机构540对从方向盘521至左右的操舵车轮529A、529B的转向系统520施加辅助转矩。另外，辅助转矩有时称为“附加转矩”。
作为ECU 542，例如使用图1等所示的控制电路301、302。另外，作为电力供给装置545，例如使用图1等所示的逆变器111、112。另外，作为电动机543，例如使用图1等所示的电动机200。在ECU 542、电动机543以及电力供给装置545构成一般被称为“机电一体型电动机”的单元的情况下，作为该单元，例如理想地使用图22所示的硬件结构的电动机驱动单元1000。由图25所示的各要素中的、除了ECU 542、电动机543以及电力供给装置545之外的要素构成的机构相当于通过电动机543驱动的助力转向机构的一例。
操舵转矩传感器541对通过方向盘521施加的转向系统520的操舵转矩进行检测。ECU 542基于来自操舵转矩传感器541的检测信号(以下，表述为“转矩信号”)来生成用于驱动电动机543的驱动信号。电动机543基于驱动信号产生与操舵转矩对应的辅助转矩。辅助转矩经由减速机构544传递至转向系统520的旋转轴524。减速机构544例如是蜗轮机构。辅助转矩进一步从旋转轴524传递至齿条及小齿轮机构525。
助力转向装置2000根据辅助转矩施加于转向系统520的部位，分类为小齿轮助力式、齿条助力式以及转向柱助力式等。图25示出了小齿轮助力式的助力转向装置2000。但是，助力转向装置2000也可以应用于齿条助力式、转向柱助力式等。
ECU 542不仅能够输入有转矩信号，例如还能够输入有车速信号。ECU542的微型控制器能够基于转矩信号、车速信号等对电动机543进行矢量控制。
ECU 542至少基于转矩信号来设定目标电流值。较为理想的是，ECU542考虑由车速传感器检测出的车速信号，进而考虑由角度传感器检测出的转子的旋转信号来设定目标电流值。ECU 542能够对电动机543的驱动信号、即驱动电流进行控制，以使由电流传感器检测出的实际电流值与目标电流值一致。
根据助力转向装置2000，能够利用将驾驶员的操舵转矩与电动机543的辅助转矩相加而得到的复合转矩，通过齿条轴526对左右的操舵车轮529A、529B进行操作。特别地，通过在上述机电一体型电动机中利用上述实施方式的电动机驱动单元1000，在正常时和故障时的任一情况下均能够进行适当的电流控制。其结果是，在正常时和故障时的任一情况下均继续助力转向装置中的动力辅助。
另外，在此，作为本发明的电力转换装置及驱动装置中的使用方法的一例，可以举出助力转向装置，但是本发明的电力转换装置及驱动装置的使用方法不限定于上述，能够在泵、压缩机等广泛范围内使用。
应当理解，上述实施方式和变形例在所有方面均为例示而非限制。本发明的范围是由权利要求书而非由上述实施方式来表示的，并且旨在包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。
符号说明
111：第一逆变器112：第二逆变器115、116：分离开关121：第二中性点继电器电路122：第一中性点继电器电路200：电动机301、302：控制电路311、312：逆变器驱动电路313、314：开关驱动电路403、404：电源411：U相电位传感器412：V相电位传感器413：W相电位传感器414：供给电位传感器415：电源电位传感器416：接地电位传感器417：中性点电位传感器1000：电动机驱动单元1001、1002、1007：安装基板1006：双面安装基板2000：助力转向装置。

Claims (17)

1.一种电力转换装置，将来自电源的电力转换成供给至具有n相(n为3以上的整数)绕组的电动机的电力，其中，包括：逆变器，所述逆变器具有与所述绕组连接的多个开关元件；控制部，所述控制部针对所述逆变器对各开关元件的动作进行控制；以及故障检测部，所述故障检测部针对从所述电源至所述电动机的驱动系统对故障的征兆进行检测，所述控制部在由所述故障检测部检测出故障的征兆的情况下，通过使所述逆变器执行故障时用的动作，一边向所述电动机供给电力，一边确认所述驱动系统中有无故障。
2.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述控制部在确认了存在所述故障的情况下，使所述逆变器执行避免利用发生了该故障的部位的故障避免动作，由此向所述电动机供给电力。
3.如权利要求2所述的电力转换装置，其中，
所述故障避免动作与所述故障时用的动作相同。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置，其中，
所述控制部至少单独地确认所述多个开关元件中有无故障，以作为所述有无故障的确认。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电力转换装置，其中，
所述控制部在作为故障确认的结果而确认了不存在故障的情况下，使所述逆变器执行正常时的动作。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电力转换装置，其中，
所述控制部从多种动作中选择并执行所述故障时用的动作，在所述控制部对所述故障时用的动作进行选择的期间，所述逆变器的所有开关元件断开。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电力转换装置，其中，
所述故障检测部在检测所述驱动系统中的故障的征兆时，区分并检测与所述电动机的各相相关的故障的征兆，所述控制部选择并执行多种动作中的同与故障相关的相对应的动作，以作为所述故障时用的动作。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电力转换装置，其中，
作为所述逆变器，包括与所述绕组的一端连接的第一逆变器和与该绕组的另一端连接的第二逆变器，所述故障检测部在检测所述驱动系统中的故障的征兆时，区分并检测与所述第一逆变器相关的故障的征兆和与所述第二逆变器相关的故障的征兆，所述控制部选择并执行多种动作中的同与故障相关的逆变器对应的动作，以作为所述故障时用的动作。
9.如权利要求8所述的电力转换装置，其中，
作为所述控制部，包括第一控制部和第二控制部，所述第一控制部对所述第一逆变器的动作进行控制，所述第二控制部对所述第二逆变器的动作进行控制。
10.如权利要求8或9所述的电力转换装置，其中，
所述电源包括第一电源和第二电源，所述第一电源将电力供给至所述第一逆变器，所述第二电源将电力供给至所述第二逆变器。
11.如权利要求1至10中任一项所述的电力转换装置，其中，
所述故障检测部在检测所述驱动系统中的故障的征兆时，分别区分并检测多种故障模式，所述控制部选择并执行多种动作中的与所述故障模式对应的动作，以作为所述故障时用的动作。
12.如权利要求11所述的电力转换装置，其中，
作为所述逆变器，包括与所述绕组的一端连接的第一逆变器和与该绕组的另一端连接的第二逆变器，还包括：第一中性点机构，所述第一中性点机构与所述第一逆变器连接，并且在该第一逆变器侧形成中性点；以及第二中性点机构，所述第二中性点机构与所述第二逆变器连接，并且在该第二逆变器侧形成中性点，所述控制部从包括第一动作、第二动作和第三动作中的至少两个的多种动作中选择并执行所述故障时用的动作，所述第一动作通过所述中性点化机构形成中性点，所述第二动作通过逆变器内的开关元件使该逆变器中性点化，所述第三动作使所述n相中的一部分相动作。
13.如权利要求12所述的电力转换装置，其中，
所述第二动作通过逆变器内的开关元件中的、连接在接地与所述绕组之间的开关元件使该逆变器中性点化。
14.如权利要求11所述的电力转换装置，其中，
所述故障检测部通过对所述驱动系统内的多个部位各自的状态值的异常进行检测来对该驱动系统中的故障的征兆进行检测，并且建立寄存器的位中的与检测出状态值的异常的部位对应的位，所述控制部执行多种动作中的与所述寄存器的值对应的动作，以作为所述故障时用的动作。
15.如权利要求1至14中任一项所述的电力转换装置，其中，
所述控制部在确认有无故障的期间，使向所述电动机的电力供给随时间降低。
16.一种驱动装置，包括：
权利要求1至15中任一项所述的电力转换装置；以及电动机，所述电动机供给有由所述电力转换装置转换的电力。
17.一种助力转向装置，包括：
权利要求1至15中任一项所述的电力转换装置；电动机，所述电动机供给有由所述电力转换装置转换的电力；以及助力转向机构，所述助力转向机构通过所述电动机驱动。
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